DE570799C - Flugzeug mit gleichzeitig waagerecht und senkrecht bewegtem Tragfluegelrad - Google Patents

Description

Es sind bereits Flugzeuge bekannt, bei denen ein oder mehrere waagerechte, von einem Motor aus in Drehung versetzte Flügelräder verwendet werden. Ein derartiges als Heliokopter bezeichnetes Flugzeug hat den Nachteil, daß durch den motorischen Antrieb der Hubschraube eine Gegenkraft entsteht, die das Flugzeug selbst in der entgegengesetzten Richtung zu verdrehen sucht. Um diese Drehkraft auszugleichen, ist eine weitere Hubschraube erforderlich, die in entgegengesetzter Richtung dreht. Dadurch geht aber die stabilisierende Kreiselwirkung verloren, so daß das Flugzeug keine eigene Stabilität besitzt. Man mußte daher zu verwickelten Einrichtungen greifen, um solche Maschinen im Gleichgewicht zu halten. Jedoch unterliegen solche Einrichtungen der Kontrolle des Führers, so daß leicht durch Vorgänge in der Atmosphäre Fehler begangen werden können. Es sind auch Flugzeuge mit gleichzeitig waagerecht und senkrecht bewegtem Tragflügelrad bekannt, jedoch wird auch hier das Tragflügelrad von einem Motor aus in Drehung versetzt, also nicht frei umlaufbeweglich angeordnet.

Gegenstand der Erfindung ist ein Flugzeug mit gleichzeitig waagerecht und senkrecht bewegtem Tragflügel rad oder mehreren solchen Rädern. Der Erfindung gemäß besteht das Tragflügelrad aus einem bei feststehender Radachse frei drehbaren und gleichzeitig auf und nieder bewegten Nabenteil mit von Speichenarmen getragenen, quer zu ihrer Längsachse ausschlagbaren Tragflügeln.

Durch diese Hinundherbewegung wird das Flügelrad infolge des auf die Flügel ausgeübten Rückdruckes in Umlauf versetzt. Da hierbei die Rotation des Flügelrades unabhängig von dem Motor ist, so kann auch kein das Flugzeug drehender Rückdruck entstehen, und es bleibt die Kreiselwirkung des Flügelrades und damit die Stabilität des Flugzeuges erhalten.

Dies ist auch dann der Fall, wenn mehrere Flügelräder vorgesehen sind, da sie alle in derselben Richtung drehen. Das Flugzeug ist daher sogar imstande, den Flug über einem Punkt auszuführen, ohne daß der Schwerpunkt der Maschine verschoben wird.

Bei dieser Art Ausbildung des Flugzeuges läßt sich die Flugrichtung der Erfindung gemäß dadurch regeln, daß man den Ausschlag der Flügel um ihre waagerechte Achse, den sie bei der Hinundherbewegung des Flügelrades ausführen, und damit den Anstellwinkel, der die Auftriebs- und Vortriebskraft bedingt, veränderlich macht. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Anschlagfläche für die Flügel parallel zu sich selbst und schräg zur Radachse verstellbar ist.

Das Ausschwingen der Flügel um ihre

waagerechte Achse kann auch dadurch erzeugt werden, daß man die Tragflächen der Flügel in der Tiefe nachgiebig, in der Längsrichtung aber steif macht. Die Flügel nehmen dann durch den Rückdruck der Luft selbsttätig die erforderliche Neigung bei ihrer Auf- und Abwärtsbewegung ein.

Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes beispiels weise veranschaulicht. Es zeigt Fig. ι ein Flugzeug mit zwei übereinander

angeordneten Flügelrädern in Seitenansicht, Fig. 2 eine Oberansicht des Flugzeuges,

wobei zwei der Flügel abgebrochen gezeigt

is sind.

Fig. 3 ist ein senkrechter Schnitt durch die Achse, um welche da.s Flügelrad rotiert, mit dem Antriebsteil, der es in Richtung dieser Achse hin und her bewegt.

Fig. 4 gibt die Winkelstellung der Flügel bei ihrer Aufwärtsbewegung an.

Fig. 5 und 6 zeigen ein Flügzeug mit zwei Reihen von übereinander angeordneten Flügelrädern in Vorderansicht und Oberansicht. Fig. 7 zeigt eine Einzelheit der Fig. 5 in größerem Maßstabe.

Die Fig. 8 und 9 sind in zwei senkrecht zueinander liegenden Ebenen geführte Schnitte der Antriebsvorrichtung, durch welche von jeder der in Fig. 7 gezeigten waagerechten Welle das obere und untere Flügelrad entgegengesetzt zueinander bewegt werden.

Fig. 10 und 11 zeigen ein Flugzeug nach Fig. ι und 2 mit einem selbständigen Hilfsmotor und einem Schubpropeller in Seitenansicht und Oberansicht mit teilweisem Schnitt durch den Rumpf.

Fig. 12 und 13 zeigen ein mechanisches Getriebe, um die Abwärtsbewegung der Tragflächen schneller zu bewirken als deren Aufwärtsbewegung.

Fig. 14 stellt schematisch die relative Lage der Tragflächen während des Auf- und Abwärtsgehens dar für den Fall, daß auf derselben Radachse drei Flügelräder übereinander vorgesehen sind.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 sind zwei gleichachsige Flügelräder mit je vier Tragflügeln A₁, A₂, A_s und A₁ vorhanden, wobei die Flügel um Tragachsen -S₁, B₂, B₃ und B₁ um einen bestimmten Winkel verschwenkbar gelagert sind. Die Tragachsen sind hierbei speichenartig in Ausnehmungen C₁ der Radnabe C befestigt. Die Nabe jedes Flügelrades ist unter Vermittlung eines Wälzlagers um eine Gleithülse D₁ und D₂ frei drehbar gelagert. Diese Hülsen sind wieder an der die gemeinsame Radachse bildenden Rohrsäule E verschiebbar geführt. Wie die Fig. 3 zeigt, greifen Schuhe der Gleithülsen D₁ durch zwei diametrale Schlitze der Säule E hindurch, an denen dann eine hin und her bewegte Schubstange K angreift. Die Rohrsäule E ruht mit ihrem unteren Ende in dem Rumpf F, der auch den von einem Motor G betätigten Antriebsmechanismus enthält. H sind die vier Laufräder des Flugzeugfahrgestelles.

Der Antrieb besteht aus einem Motor G, einem Reduziergetriebe / und einer gekröpften Welle mit drei um i8o° versetzten Kurbeln.

Die mittlere Kurbel treibt eine Schubstange K an, die innerhalb der Rohrsäule die obere Gleithülse D₁ betätigt. Die zwei andern Kurbeln treiben zwei Schubstangen L₁, L₂ an, die die untere Gleithülse D₂ bewegen. Die zwei Gleithülsen D₁, D₂ erhalten so die gleiche Bewegung entgegengesetzt zueinander; während die eine aufwärts geht, geht die andere abwärts, und umgekehrt. Jeder der Flügel A₁, A₂, A_s und Ai trägt in der Mitte eine Rolle M, die beim Ausschwingen des Flügels um seine Tragachse nach oben sich gegen einen die Rohrsäule umgebenden Widerlagerring N legen kann, der an den Gleithülsen unbeweglich oder auch nach Wahl des Piloten durch geeignete Mittel verstellbar angebracht sein kann.

In Fig. 3 ist einer der Flügel A in dem Augenblick dargestellt, in dem die Gleithülse D₁ sich nach unten bewegt. Der Flügel A schwingt dann um seine Drehachse B nach oben aus, bis seine Rolle M mit der Gleitbahn Λ^Γ in Berührung kommt. In dieser Winkellage festgehalten, ergibt der Flügel als aerodynamische Reaktion eine Auftriebskraft i, die das Flugzeug in der Luft hält, und eine Vortriebskraft 2, welche das Flügelrad zum Umlauf um seine senkrechte Achse oder _1Oo die Rohrsäule zwingt.

Die Größe der Auftriebskraft 1 und der Vortriebskraft 2 ist abhängig von dem Einfallwinkel des Windes relativ zum Flügel A. Dieser Einfallwinkel ändert sich, wenn man die Gleitbahn N schräg zur Gleithülse einstellt. Man hat also ein Mittel an Hand, durch verstellbare Anordnung der Gleitbahn das Flugzeug zu steuern. Zu diesem Zweck ist die Gleitbahn N mit der Gleithülse D an H₀ drei Punkten durch längenveränderliche Streben O verbunden. Die Länge dieser Streben kann vom Führerstand aus durch hier nicht näher gezeigte mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch wirkende Steuervorrichtungen verändert werden.

Werden drei Streben gleichzeitig um das gleiche Maß verlängert oder verkürzt, so wird die Gleitbahn A^r parallel zur Gleithülse verstellt. Bei ihrer Entfernung wird der freie Ausschlagwinkel der Flügel vergrößert, bei ihrer Annäherung verkleinert. Werden die

drei Streben O ungleichmäßig verlängert, so wird die Gleitbahn N schräg zur Achse der Gleithülse eingestellt. Dadurch schwingen die einzelnen Flügel des Flügelrades verschieden weit aus. Dadurch wird auch der Einfallwinkel und damit die Tragwirkung der einzelnen Flügel verschieden groß. Dadurch wird die Tragwirkung der Flügel auf der einen Seite des Flügelrades größer als auf der anderen

ίο Seite. Das hat zur Folge, daß die Säule E aus der lotrechten Lage heraustritt und sich nach der Richtung hin neigt, nach der auch die Gleitbahn N geneigt ist. Der Pilot ist so in der Lage, durch Schrägstellung der Gleitbahn die Maschine nach Wunsch zu neigen oder aufzurichten, und zwar sowohl in der Längs- als auch in der Querrichtung.

Der Pilot ist ferner durch Einstellung der Gleitbahn in der Lage, der Maschine im vor-

■f.a aus eine gewisse Neigung nach vorn zu geben, um eine waagerechte Fortbewegung zu erhalten, oder er kann im Gegenteil eine waagerechte Geschwindigkeit der Maschine durch Xeigen der Maschine nach rückwärts abbremsen.

Fig. 4 zeigt die Stellung eines Flügels bei der Aufwärtsbewegung der Gleithülse. Bei dieser Bewegung können die Flügel frei nach unten ausschwingen und nehmen bei der Drehung des Flügelrades selbsttätig eine solche Lage ein, daß die Flügel beim Eindringen in die Luft den geringsten Widerstand linden. In dieser Lage können sie auch durch eine zweite Rolle M₁ gehalten werden, die, an einem Bügel m befestigt, sich an der Gleitbahn von oben her anlegt.

Die beiden übereinanderliegenden Flügelräder werden durch den Kurbeltrieb gegenläufig zueinander längs der Radachse E verschoben, so daß immer eines der Flügelräder nach unten bewegt wird, und dadurch die erforderliche Antriebskraft erzeugt. Um die Antriebskraft zu erhöhen, werden zweckmäßig die Gleithülsen und mit ihnen die Flügel mit zunehmender Geschwindigkeit nach unten bewegt. Man erhält dadurch eine stärkere Schlagwirkung der Flügel und damit eine größere Tragkraft der Flächen. Dieser Bewegungsfhythmus für die Gleithülsen kann beispielsweise durch die in Fig. 12 und 13 dargestellten Schwinghebelgetriebe erzielt werden. Bei dem Getriebe nach Fig. 12 wird hierbei ein auf der Motorwelle g· oder einer Zwischenwelle befestigter Arm g_± angetrieben, der mittels eines Zapfens g« in einem Längsschlitz g_s eines bei g₄ gelagerten Schwinghebels g_s eingreift, wobei am Ende des Schwinghebels bei P die zu den Gleithülsen führenden Schubstangen angelenkt sind. Die Drehrichtung des Armes g_t ist so gewählt, daß beim Abwärtshub des Schwinghebels g₅ der Arm If₁ einen kleineren Kreisbogen beschreibt als beim Aufwärtshub, so daß die Abwärtsbewegung in einer kürzeren Zeit stattfindetals die Aufwärtsbewegung.

Bei dem Getriebe nach Fig. 13 greift der Arm g_t an dem einen Ende des Schwinghebels gj an, der einerseits durch einen in seiner Mitte angreifenden, bei g₆ gelagerten Lenker g₇ gehalten wird. Bei dieser Anordliung ist der Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Gleithülsen noch größer wie bei der Anordnung nach Fig. 12.

Um die Beanspruchung der Antriebswelle gleichmäßiger zu gestalten, kann eine Feder U (Fig. 13) vorgesehen sein, die beim Niedergang zusammengedrückt wird, so daß die Abwärtsbewegung mehr Kraft erfordert als die Aufwärtsbewegung.

Sind auf der Hohlsäule drei Flügelräder übereinander angeordnet, deren Gleithülsen durch um 120⁰ gegeneinander versetzte Kurbel- oder Exzenterantriebe auf und ab bewegt werden, so erhält man das in Fig. 14 gezeigte Schema für die Bewegungsverhältnisse der Flügelräder, aus dem zu ersehen ist, daß in jedem Augenblick von den drei Rädern immer eines nach abwärts geht. Es läßt also die erzeugte Auftriebskraft in keinem Augenblick nach.

Wie die Fig. 5 und 6 zeigen, können auch je zwei Flügelräderpaare nebeneinander angeordnet sein. In ' diesem Falle treibt der Motor G zunächst die in einer Hohlsäule gelagerte senkrechte Welle K₁ an, die ihrerseits durch ein Kegelradgetriebe K₂, K_s, /C₄ (Fig. 7) zwei in Ouerstreben gelagerte waagerechte Wellen K_s, K₆ antreibt. Diese Wellen durchsetzen die an den Enden der Ouerstreben angebrachten Hohlsäulen E und tragen im Innern dieser Hohlsäulen beispielsweise um i8o° gegeneinander versetzte Exzenterscheiben Q₈ und Q₄, von denen aus die Bügel Q₁ und Q₂ und dadurch auch die Schubstangen Q₃ und Q₆ und mit ihnen die Gleithülsen der Flügelräder entgegengesetzt zueinander bewegt werden.

Ein nach vorliegender Erfindung ausgebildetes Flugzeug kann, wie die Fig. 10 und 11 zeigen, noch mit einem weiteren Motor R zum Antriebe eines Waagerechtpropellers V ausgerüstet sein, um eine raschere waagerechte Fortbewegung zu erhalten als die, welche man nur durch die schräge Einstellung der Gleit- χ bahniV erhält. Dieser Hilfsmotor wird zweckmäßig zusammen mit dem Propeller auf einem Pivotlager 5 so gelagert, daß er mittels der Handhaben T in der .Waagerechten und Senkrechten um ein geringes Maß verschwenkt werden kann. Diese Einrichtung bildet dann eine zusätzliche Steuerung, die eine raschere

Ortsveränderung des Flugzeuges in der waagerechten und senkrechten Richtung ermöglicht.

Aus dem Vorhergehenden sieht man, daß die den Flügelrädern erteilte Hinundherbewegung in senkrechter Richtung eine gewisse Tragkraft entwickelt und diesen Rädern zu gleicher Zeit eine Drehbewegung erteilt. Da diese Drehbewegung der Flügelräder

ίο sich frei auswirken kann, entsteht auch kein Drehmoment, das rückwirkend das Flugzeug verdreht. Die sich in der gleichen Drehrichtung drehenden Flügelräder wirken genau wie ein Kreisel stabilisierend und halten das Flugzeug in aufrechter Lage fest.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen erfolgt die Aufundabbewegung der die Flügelräder tragenden Gleithülsen von einem Motor aus durch mechanische Mittel. Es

ao können aber auch zwischen Motor und Gleithülsen pneumatische oder hydraulische Übertragungsmittel vorgesehen sein, welche den Gleithülsen die erwünschte Bewegung erteilen.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   ι . Flugzeug mit gleichzeitig waagerecht und senkrecht bewegtem Tragflügelrad oder mehreren solchen Rädern, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragflügelrad aus einem bei feststehender Radachse (E) frei drehbaren und gleichzeitig auf und nieder bewegten Nabenteil (C) mit von Speichenarmen (B) getragenen, quer zu ihrer Längsachse ausschlagbaren Tragflügeln (R) besteht, so daß das Rad durch die infolge seiner Hinundherbewegung flossenartig ausschlagenden Tragflügel in Umlauf versetzt wird.
2. 2. Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nabenteil (C) des Tragflügelrades auf einer längs der Radachse (JS) von einem Getriebe aus hin und her bewegten Gleithülse (D) gelagert ist.
3. 3. Flugzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Tragflügel oder ihr Anstellwinkel durch eine an. der Gleithülse (D) angebrachte Anschlagfläche (N) begrenzt wird. gegen die die Flügel beim Abwärtshub des Flügelrades anschlagen.
4. 4. Flugzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagflächen (JV) an den Gleithülsen parallel zu sich selbst und winklig zur Achse (E) des Flügelrades einstellbar angeordnet sind.
5. 5. Flugzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Motor und Gleithülsen Getriebe eingebaut sind, die den Tragflächen beim Abwärtshub in an sich bekannter Weise eine größere Geschwindigkeit erteilen als beim Aufwärtshub.
6. 6. Flugzeug nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Antrieb der Flügelräder in an sich bekannter Weise elastische Glieder (z. B. Federn) derart eingeschaltet sind, daß diese Glieder während der Abwärtsbewegung gespannt und während der Aufwärtsbewegung wieder entspannt werden. ·
7. 7. Flugzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen in der Tiefe nachgiebig, in ihrer Längsrichtung aber steif sind.
8. 8. Flugzeug nach Anspruch 1 bis 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf derselben senkrechten Achse zwei oder mehr Flügelräder vorgesehen sind, deren Aufundabbewegung in der Phase so verschoben sind, daß mindestens eines von ihnen eine abwärts gerichtete, die andern eine aufwärts gerichtete Bewegung ausführen.
9. 9. Flugzeug nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch die weitere Anordnung eines für sich angetriebenen Propellers, go

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen